книги / Эксплуатационные характеристики авиационных газотурбинных двигателей

откуда

а при нерегулируемых сечениях второго контура и критических скоростях исте­ чения из него

п — показатель политропы сжатия в компрессоре.

Связь между показателем политропы и к. п. д. компрессора определяется по формуле

= “к " = 1 + т: К11

81

Здесь

2. Особенности линий рабочих режимов компрессора второго контура

Уравнения расхода (4.5) и (4.6) дают возможность построить линии ра­ бочих режимов на характеристике компрессора второго контура (рис. 4 .3 ).

Рассмотрим несколько частных случаев.

Рис. 4.3. Характеристика второго контура ДТРД с линиями рабочих

режимов:

/ _ М0 = 0, # =0; 2 — Мо» 1,5, # = 1 1 км\ 3 — М0 = 2, # = 1 1 км; 4—М0 = 2 Д # = 1 1 км\ 5—М0 =0,9, # = 1 1 км

82

П р о г р а м м а р е г у л и р о в а н и я /г = с о п з 1 , /|_}А = с о п 5 1 , /§ ! = с о п 5 (

(второй контур геометрически неизменный)

При критическом перепаде давлений в реактивном сопле (9 ( ^ 5 ) = ! ) -чи­

нил рабочих режимов [см. уравнение (4.6)] изображается слабоизогиутой па­ раболой 1-а. Если же учесть докритнческие перепады давлений [^(/.д1) < 1], которые наступают при дросселировании двигателя, то линия рабочих режимов 1-Ь отклонится в область меньших значений у (л").

Из уравнения (4.5) следует, что каждому значению площади критического сечения реактивного сопла / 5 соответствует определенная линия рабочих ре­

жимов. Аналогично первому контуру ТРД (ДТРД) можно на характеристике компрессора второго контура построить семейство линии рабочих режимов

/ д 1 =сопз1. С уменьшением /д 1 ЛРР второго контура смещается в область по­

Линия рабочих режимов /-с, построенная по этому уравнению, протекает значительно круче, чем в случае нефорсированного второго контура. В самом

деле, повышение температуры газа за вентилятором Т д11 с ростом ско­

рости полета действует как тепловой дроссель в критическом сечении сопла и

83

3. Особенности линий рабочих режимов компрессора первого контура

Уравнения расхода (4.3) и баланса работ (4.8) дают возможность по­ строить линию рабочих режимов на характеристике компрессора первого кон­ тура.

П р о г р а м м а р е г у л и р о в а н и я п- с о п з 1, / б = с о п з 1, / 5 = с о п з I,

На рис. 4.4 проведена линия рабочих режимов 5-1-4, построенная для рассматриваемой программы при наличии регулируемого сопла первого конту­

ра ( / з = уаг). Линии рабочих режимов и = сопз1 иГд =сопз1для ТРД и ДТРД полностью совпадают, независимо от того, с помощью каких регулирующих

Двухвальный ДТРД с общим компрессором низкого давления и раздельным выхлопом

(см. рис. 1.3,6)

1.Уравнения основных газодинамических связей

Куравнениям основных газодинамических связей ДТРД данной схемы относятся уравнения расхода и баланса работ турбокомпрессоров низкого дав­

ления и высокого давления.

85

КПД)

где

Уравнение (4.16) является уравнением линий рабочих режимов турбоком­ прессора высокого давления. Оно аналогично подобному уравнению, состав­ ленному для турбокомпрессора высокого давления одноконтурного ТРД.

Турбокомпрессор низкого давления

У р а в н е н и е р а с х о д а

Напишем уравнение расхода для сечений на входе в компрессор низкого давления 1-1 и на выходе из сужающегося реактивного сопла второго конту­

ра «5 -О 1

86

Таким образом, изменение степени двухконтурности геометрически неиз­ менного ДТРД рассматриваемой схемы определяется только изменением пара­

метра расхода ^(А.^рд . Следовательно, имея построенную ЛРР компрессо­ ра высокого давления, можно для любого режима определить новые значения

Я (Х1)В Д

Я (^)вд

где <7 (М Вд

Я (^ч)вд

мрасч

87

Пользуясь уравнениями (4.13), (4.16), (4.18), (4.19) п (4.20), можно по­ строить линии рабочих режимов на характеристиках компрессоров высокого

инизкого давления для двух наиболее часто встречающихся программ

Сравнение линий рабочих режимов на характеристиках компрессоров высокого давления и низкого давления при двух программах регулирования

Сопоставляя режимные точки, расположенные вдоль линий рабочих режи­ мов на характеристиках компрессоров высокого давления и низкого давления,

Рис. 4.7. Влияние программы регулирования на протекание ЛРР на характери­ стиках компрессоров высокого и низкого давлений двухвального ДТРД

при двух указанных выше программах регулирования (рис. 4.7), можно сделать следующие выводы.

1. Линии рабочих режимов на характеристике каждого из компрессоров при данных программах регулирования совпадают.

2 . Для обеих программ регулирования относительное изменение приведен­

ных оборотов компрессора высокого давления меньше, чем приведенных оборо­ тов компрессора низкого давления. Это объясняется тем, что в заданном ин­

тервале изменений 7^ = ^цнд) изменение параметра ^цвд) всегда меньше.

Уд, следовательно, и ^ т в д ^ ^квд^*

Таким образом, одному и тому же интервалу изменении 7 Н соответству­

ет при программе регулирования л квд = сопз1 большее изменение приведеи-

88

ных оборотов компрессоров высокого и низкого давления и меньшее их изме­ нение при программе регулирования /7КНд=соп$1. Это следует из анализа формул

4. Большее изменение приведенных оборотов вызывает и большее откло­ нение параметров компрессора (А,., г*., т.к ) от их исходных (расчетных) зна­

чений. В этом смысле предпочтительней программа регулирования н к1,д =

=соп$1. Однако Г* меньше изменяется в случае н КИд=соп51.

Физическая модель изменения степени двухконтурности по скорости и высоте полета

Рассмотрим два типичных случая изменения степени двухконтурности в. зависимости от скорости и высоты полета (рис. 4.8):

89

при наличии разграничительных полок на лопатках компрессора низкого давления (схема ДТРД с разделением потока воздуха на входе в компрес- ■сор);

при наличии общих лопаток компрессора низкого давления (без разграни­ чительных полок).

В первом случае изменение степени двухконтурности ДТРД в зависимо­ сти от скорости и высоты полета осуществляется за счет п е р е р а с п р е д е л е ­

мер, при увеличении параметра у возрастает проходное сечение струи, вте­ кающей во второй контур (/{'); соответственно сужается струя на входе ь компрессор первого контура (/}). При уменьшении параметра у, наоборот,

сужается струя на входе в компрессор второго контура и расширяется на вхо­ де в компрессор первого контура.

§ 2. ДРОССЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДТРД

Дроссельной характеристикой ДТРД называют зависимость полной тяги и удельного расхода топлива от числа оборотов тур­ бокомпрессора (или положения регулирующих органов двигате­ ля) при постоянной скорости и высоте полета и принятой про­ грамме регулирования. Если двигатель двухвальный, то его характеристики обычно изображаются по числу оборотов турбо­ компрессора высокого или низкого давления.

На дроссельную характеристику ДТРД, как и в случае ТРД, наносят кривые изменения температуры газа в реактивном соп­ ле (за турбиной), часового расхода топлива, а также другие ха­ рактерные для ДТРД зависимости (например, у= [(п), К и=

” /(«) Идр.).

Дроссельная характеристика ДТРД при заданных расчетных значениях параметров рабочего процесса первого контура (7^ г

взначительной степени зависит от газодинамической схе­

мы двигателя [ДТРД(П) или ДТРД(З), одноили двухвальный двигатель], системы его регулирования и характерных парамет­ ров, определяющих распределение воздуха и энергии между кон­ турами.

Дроссельная характеристика одновального ДТРД

Изменение перепадов давления в турбине и реактивном сопле первого контура одновального ДТРД

при дросселировании

С уменьшением оборотов двигателя степень сжатия компрес­ сора первого контура снижается примерно так, как у исходного

одноконтурного ТРД. Отличие зависимостей я«=/(«) у ДТРД

90